IOT超低功耗设计学习笔记
iot低功耗设备设计大致为3个方面的设计： 器件选型、电路设计、软件设计、续航寿命估算 ——
器件选型
典型的器件包括：单片机mcu、电源芯片、通讯模组等。
单片机——
1.选择具备多种低功耗工作模式的mcu，如国民技术n32g4fr系列mcu支持5种低功耗模式（sleep，stop0，stop2，standby，vbat），开启带有rtc唤醒的stop模式可让功耗尽可能低；
2.支持宽范围供电，如1.8-3.3v，在不需要大电流供电的模式下，使用1.8v供电可以让mcu处于更低功耗的状态；
3.不使用的io配置为模拟输入，模拟输入模式下漏电流最低；
电源芯片——
1.选择更高效率的电源ic，开关电源dc-dc的效率高于ldo，特别在高压差、大电流的情况下，dc-dc具备更高的能效优势，对于常供电的ic，关注静态电流值，对于带en管脚的ic，关注shutdown电流值；
2.ldo的成本比dc-dc低，且在低压差、低电流的情况下，具备低功耗特性的ldo也可做考虑，如圣邦微的sgm2034，静态漏电流为1ua；
通讯模组——
1.通讯模组中的mcu部分可参考单片机的的低功耗设计，本质上具备一致性；
2.2.4g的通讯模组，zigbee低功耗具备更大优势，ble蓝牙mesh这两年间也开始逼近zigbee，wifi则比较大，同等条件下，zigbee的发射电流可以做到50ma以内，而wifi的发射电流一般要大于300ma，加上心跳包对接时间的差异，具备快联特性的wifi可能需要10ms，而zigbee可能只需要3-5ms。
3.通讯模组ota的功耗 > 搜网功耗 > 静态功耗。另外，网关信号正常与异常，也会导致通讯模组在搜网时的功耗有所不同。
电路设计
对于耗电比较大的器件，使用独立ic供电，并尽可能做到可独立关断供电回路，在非常供电的状态下切断供电回路；对于上下拉电阻，在确保信号抗干扰度良好的前提下，尽可能使用高阻值；如对于1k的上拉电阻，当电流回路对地时，产生3300ua的电流，而对于100k的上拉电阻，则为33ua。当然，对于外界的工频干扰等，同样的条件下，10k的上拉电阻具备更高的抗干扰度；3.电池电量检测采用分压电阻时可使用1m左右的阻值，由于涉及单片机adc阻抗匹配的不同，建议在信号的采集中间加上一级电压跟随器，该跟随器需要低功耗或者需要单独供电，避免无谓的电量损耗；
4.对于有光显示的场景，如led指示等，尽可能降低led亮度。
软件设计
软件设计更多地体现在如何驱动硬件进入低功耗模式 ，如：开启单片机rtc唤醒的stop模式；控制电源的en管脚进入非常供电模式；gpio的模拟输入模式；通讯模组在发送完成数据之后，立即关闭udp连接，尽可能降低大电流模式持续时间
续航寿命估算
1.对于静态电流，可使用万用表进行测量（如fluke的17b+），由于万用表的采样率较低，且所呈现的数值为测量有效值，因此对于动态电流，如设备的间隔性心跳包电流，则需要使用采样率更高的仪器进行测量，如keysight的n6705c；
严谨的功耗计算中，需考虑电池的自放电率 ，即电池即使在不使用的条件下，自身的电化学物质也会产生一定的反应自我消耗，特别是可充电的镍镉电池；3.简单举一个低功耗设备续航时间计算的例子：
假设电池容量250mah，10分钟发送一次心跳包对接网络，每次5秒30ma瞬时电流，待机20ua电流，可做如下推算：
单次对接网络耗电：30ma x 5s = 150mas = 41.66uah；
一天对接网络次数：(24h x 60)÷10 = 144次；
一天对接网络总时间：5s x 144 = 720s；
一天待机总时间：(24h x 3600)s - 720s = 85680s = 23.8h；
一天总功耗：(23.8h x 20ua) + (144 x 41.66uah) = 6475.04uah = 6.48mah；
可使用天数：250mah ÷ 6.48mah ≈ 39天
巧求线圈匝数
中兴通讯在终端领域成立物联网子公司
刮泥机运行状态的远程无线监测与控制
Agilent N5770A直流电源1500W
大幅裁员、员工内购汽车? 蔚来汽车回应:纯属捏造
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光伏离网系统的优势及应用方案分析
高性能高压可调输出DC-DC变换器WK3112100AS-2G概述
交流电源List波形编辑功能如何使用？
一加5什么时候上市？一加5曝光：骁龙835+8G内存，跑分超苹果、三星？
六类屏蔽网线和非屏蔽的区别大吗
一种基于微流体条码标记的空间多组学测序(DBiT-seq)技术
佛山超声波焊接机的强度不够该怎么处理?
多家芯片企业宣告量产 中国芯片不断发展
CCPO将就与OPPO商标纠纷案的一审判决结果提起上诉
新时代工程师们需要怎样的仪器？
聚合物电解质离子电导率及界面稳定性的影响因素
在现实中使用哆啦A梦的竹蜻蜓
利用DSP芯片实现MPEG-4视频编码的优化设计
51单片机for循环结束之后还在运行
器件选型
典型的器件包括：单片机mcu、电源芯片、通讯模组等。
单片机——
1.选择具备多种低功耗工作模式的mcu，如国民技术n32g4fr系列mcu支持5种低功耗模式（sleep，stop0，stop2，standby，vbat），开启带有rtc唤醒的stop模式可让功耗尽可能低；
2.支持宽范围供电，如1.8-3.3v，在不需要大电流供电的模式下，使用1.8v供电可以让mcu处于更低功耗的状态；
3.不使用的io配置为模拟输入，模拟输入模式下漏电流最低；
电源芯片——
1.选择更高效率的电源ic，开关电源dc-dc的效率高于ldo，特别在高压差、大电流的情况下，dc-dc具备更高的能效优势，对于常供电的ic，关注静态电流值，对于带en管脚的ic，关注shutdown电流值；
2.ldo的成本比dc-dc低，且在低压差、低电流的情况下，具备低功耗特性的ldo也可做考虑，如圣邦微的sgm2034，静态漏电流为1ua；
通讯模组——
1.通讯模组中的mcu部分可参考单片机的的低功耗设计，本质上具备一致性；
2.2.4g的通讯模组，zigbee低功耗具备更大优势，ble蓝牙mesh这两年间也开始逼近zigbee，wifi则比较大，同等条件下，zigbee的发射电流可以做到50ma以内，而wifi的发射电流一般要大于300ma，加上心跳包对接时间的差异，具备快联特性的wifi可能需要10ms，而zigbee可能只需要3-5ms。
3.通讯模组ota的功耗 > 搜网功耗 > 静态功耗。另外，网关信号正常与异常，也会导致通讯模组在搜网时的功耗有所不同。
电路设计
对于耗电比较大的器件，使用独立ic供电，并尽可能做到可独立关断供电回路，在非常供电的状态下切断供电回路；对于上下拉电阻，在确保信号抗干扰度良好的前提下，尽可能使用高阻值；如对于1k的上拉电阻，当电流回路对地时，产生3300ua的电流，而对于100k的上拉电阻，则为33ua。当然，对于外界的工频干扰等，同样的条件下，10k的上拉电阻具备更高的抗干扰度；3.电池电量检测采用分压电阻时可使用1m左右的阻值，由于涉及单片机adc阻抗匹配的不同，建议在信号的采集中间加上一级电压跟随器，该跟随器需要低功耗或者需要单独供电，避免无谓的电量损耗；
4.对于有光显示的场景，如led指示等，尽可能降低led亮度。
软件设计
软件设计更多地体现在如何驱动硬件进入低功耗模式 ，如：开启单片机rtc唤醒的stop模式；控制电源的en管脚进入非常供电模式；gpio的模拟输入模式；通讯模组在发送完成数据之后，立即关闭udp连接，尽可能降低大电流模式持续时间
续航寿命估算
1.对于静态电流，可使用万用表进行测量（如fluke的17b+），由于万用表的采样率较低，且所呈现的数值为测量有效值，因此对于动态电流，如设备的间隔性心跳包电流，则需要使用采样率更高的仪器进行测量，如keysight的n6705c；
严谨的功耗计算中，需考虑电池的自放电率 ，即电池即使在不使用的条件下，自身的电化学物质也会产生一定的反应自我消耗，特别是可充电的镍镉电池；3.简单举一个低功耗设备续航时间计算的例子：
假设电池容量250mah，10分钟发送一次心跳包对接网络，每次5秒30ma瞬时电流，待机20ua电流，可做如下推算：
单次对接网络耗电：30ma x 5s = 150mas = 41.66uah；
一天对接网络次数：(24h x 60)÷10 = 144次；
一天对接网络总时间：5s x 144 = 720s；
一天待机总时间：(24h x 3600)s - 720s = 85680s = 23.8h；
一天总功耗：(23.8h x 20ua) + (144 x 41.66uah) = 6475.04uah = 6.48mah；
可使用天数：250mah ÷ 6.48mah ≈ 39天
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